TST数字交换网络的设计Word格式文档下载.docx
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1.2空间接线器
空间接线器简称S接线器，其作用是完成不同时分复用线之间在同一时隙的交换功能，即完成各复用线之间空间交换功能。
在S接线器中，CM对电子交叉点的控制方式有两种：
输入控制和输出控制。
图1-2S接线器
从结构上看，空间接线器由电子交叉矩阵和控制存储器（CM）构成，图1-2所示为基于两种控制方式的空间接线器。
1.3TST数字交换网络
程控数字交换机，可采用小容量的程控数字用户交换机的交换网络采用单级T或多级T接线器组成。
大容量的TST、TSST、甚至级数更多的数字交换网络。
图1-3TST交换网络原理图
TST交换网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网络，它是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。
第1级T接线器负责输入母线的时隙交换。
S接线器负责母线之间的空间交换。
第2级T接线器负责输出母线的时隙交换。
以T型或S型时分接线器为基础，组成两级或两级以上的交换网称作数字交换网络。
由于T型接线器可进行时隙交换，所以它可以独立工作。
而S型接线器不能进行时隙交换，所以不能独立工作。
第二章TST网络设计原理
2.1时分交换原理
2.1.1原理
图2-1时分交换系统时隙分配图
时分复用是建立在抽样定理基础上的，连续的模拟信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。
这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。
利用这些空隙便可以传输其它信号的抽样值，因此，就可以沿一条信道同时传送若干个基带信号。
时分交换就是利用时分复用实现多路话音在同一PCM总线上传输的。
由前面所讲，用户的语音输入输出时隙是由编解码时钟信号控制的，当编码时钟到来时编码芯片开始编码，当解码时钟到来时解码芯片开始解码。
为了实现时分复用，本实验箱上提供多个编解码时钟，从TS0到TS7，各时隙之间相隔3.9us。
本实验箱时隙分配如2-1图：
用户1的编解码时隙为TS1,用户2的编解码时隙为TS2，用户3的编解码时隙为TS3，用户4的编解码时隙为TS4，外输入信号与收号器的编解码时隙为TS6，拨号音，忙音，回铃音的编码时隙分别为TS7,TS8,TS9。
时分交换的基本组成是一个话音存储器和一个控制存储器。
话音存储器是暂时存储输入数字信号。
如果是一条输入线只需要一个32X8的RAM存储器。
而现在专用的交换芯片（如MT8980）一般有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。
它们内部的话音存储器的容量是256×
8。
控制存储器是用来寄存话音时隙的地址。
话音存储器有两种工作方式，一种是时钟写入，控制读出。
另一种是控制写入，时钟读出。
如图2－2（a）所示，以时钟写入，控制读出为例：
话音存储器等于复用线上的时隙数，本例为256个时隙。
因此控制存储器每单元需要8bit，对应于256个时隙地址的二进制编码。
线路上256个时隙话音信息分别存入256个话音存储单元中，在处理器的控制下将输入Ti存储单元的地址写入控制存储器,相当于输出时隙的存储单元中当输出时隙的地址。
然后根据入时隙的地址取出话音存储器的内容送至输出端，完成了将某一入时隙内容转移到另一输出时隙去的作用。
图2-2（a）中控制存储器255单元写入00000011（3），表示入时隙3交换到出时隙255的情况。
控制写入，时隙读出如图2-2（b）所示。
图2-2时分交换的两种控制方式
呼叫接续过程一般是主叫摘机，送出拨号音，拨被叫号码，呼叫被叫用户，被叫应答，保持通话，话终拆线。
2.1.2时分交换芯片MT8980的介绍
MT8980是加拿大MITEL公司的数字交换矩阵芯片。
（1）它的主要特点是：
①MITEL串行总线（ST-BUS）②8×
32时隙输入
③8×
32时隙输出④256个用户的无阻塞交换
⑤单电源（+5V）供电⑥30mW的低功耗
⑦微处理器的接口⑧三态串行输出
这个大规模集成电路是为PCM的语音或者数据交换设计的。
可用在交换机中。
它共联接256个64kbps通道。
8个串行输入均由32个64kbps组成，即形成一个2.048Mbps串行总线码流。
另外，MT8980对串行总线的时隙可以进行读写，因此可以用这种方式进行串行通信。
（2）管脚说明（管脚顶视图如图7-3所示）：
图2-3MT8980的管脚图（顶视）
1脚/DTA：
数据确认信号，当此管脚变低时，表示微处理器送来的信号已被处理。
它在使用时需要一个909欧上拉电阻。
2～9脚STI0~STI7：
8个2.048Mbps串行输入的数据码流。
30脚VDD、（10）脚VSS：
供电电源。
13～18脚A0~A5：
微处理器控制访问的地址线。
11脚/FOI：
帧定位信号，在/C4I的下一个下降沿到来的时候，/FOI变成低电平使内部计数器复位。
12脚/C4I：
4.096MHz时钟输入。
19脚DS：
DS变高，输入数据（微处理器接口）有效。
20脚R/W：
读写控制输入，高电平为读，低电平为写。
21脚/CS：
片选信号。
29～22脚D0~D7：
数据总线。
38～31脚STO0~STO7：
串行总线输出，对应8个2.048Mbps的码流。
39脚ODE：
输出允许，高电平有效，低电平时，8个串行输出为高阻。
40脚CST0：
串行总线的输出。
一帧中的每一位对应8路输入串行码流的256个时隙。
此位输出由软件控制。
如前面所述，时分交换器分时钟写入、控制读出和控制写入、时钟读出两种，而MT8980属于前者。
因此它除了有输入数据存储，还应有实现交换所必须的控制存储器，为每一时隙的输出约定其对应的输入时隙的编号。
同时如下面要说到的，为了实现另外一些功能，MT8980控制存储器部分还设有一个8位寄存器，来决定要访问的PCM号，及输出对应的三态。
MT8980对应的地址线为6位，表示32个时隙需5位，最高位A5为零时（此时A4~A0无效），表示访问控制寄存器。
MT8980采用串行总线技术，能将输入的任一时隙内容送到输出的时隙上，同时也可任意读写时隙中的内容。
这在处理局间信令时带来很大的方便。
在此仅以局内交换为例，比如要将第0条PCM上的第31时隙交换到第7条输出PCM的第1条时隙上，则要做如下操作：
A5～A0置为“0XXXXX”，写控制寄存器（8位）为“10X10111”，其中低3位“111”表示输出的第7条PCM。
再置A5～A0为“100001”，对应第7条PCM的第1时隙。
对应的数据总线上的一个字节是“00011111”，高3位为输入的PCM号（此时为sti0），低5位对应的时隙数（此时为31）。
2.2空分交换原理
MT8816是一片8×
16模拟交换矩阵CMOS大规模集成电路芯片，如图16-3所示，图中有8条COL线（COL0—COL7）和16条ROW线（ROW0～ROW15），形成一个模拟交换矩阵。
它们可以通过任意一个交叉点接通。
芯片有保持电路，因此可以保持任一交叉接点处于接通状态，直至来复位信号为止。
CPU可以通过地址线ACOL2～ACOL0和数据线AROW3～AROW0进行控制和选择需要接通的交叉点号。
ACOL2～ACOL0管COL7～COL0中的一条线。
ACOL2～ACOL0编成二进制码，经过译码以后就可以接通交叉点相应的COLi；
AROW3～AROW0管ROW15～ROW0中的一条。
AROW3～AROW0编成二进制码，经过译码以后就可以接通交叉点相应的ROWi。
例如要接通L1和J0之间的交叉点。
这时一方面向ACOL0～ACOL2送001，另一方向面向AROW3～AROW0送0000，当送出地址启动门ST时，就可以将相应交叉点接通了。
图中还有一个端子叫”CS”，它是片选端，当CS为”1”时，全部交叉点就打开了。
图2-4空分芯片MT8816管脚图
2.3TST交换网络交换原理
如图1-3：
假定PCM0上的TS16与PCM15上的TS40进行交换，即两个时隙代表A、B两个用户通过TST交换网络建立连接，构成双方通话。
由于数字交换采用四线制交换，因此建立去（A→B）和来话（B→A）两个方向的通话路由。
交换过程如下：
（1）A→B方向，即发话是PCM0上的TS16，受话是PCM15上的TS40。
PCM0上的TS16把用户A的话音信息顺序写入输入T接线器的话音存储器的16单元，交换机控制设备为此次接续寻找—空闲内部时隙，现假设找到的空闲内部时隙为TS8，处理机控制话音存储器16单元的话音信息在TS8读出，则TS16的话音信息交换到了TS8，这样输入T接线器就完成了TS16→TS8的时隙交换。
S接线器在TS8将入线PCM1和出线PCM15接通，使入线PCM1上的TS8交换到出线PCM15上。
输出T接线器在控制存储器的控制下，将内部时隙TS8中话音信息写入其话音存储器的40单元,输出时在TS40时刻顺序读出，这样输出T接线器就完成了TS8→TS40的时隙交换。
（2）B→A方向，即发话是PCM15上的TS40，受话是PCM0上的TS16。
PCM15上的TS40把用户B的话音信息顺序写入输入T接线器的话音存储器的40单元，交换机控制设备为此次接续寻找一空闲内部时隙，现假设找到的空闲内部时隙为TS136处理机控制话音存储器40单元的话音信息在TS136读出，则TS40的话音信息交换到了TS136，这样输入T接线器就完成了TS40→TS136的时隙交换。
S接线器在TS136将入线PCM7和出线PCM0接通，使入线PCM8上的TS136交换到出线PCM1上。
输出T接线器在控制存储器的控制下，将内部时隙TS136中话音信息写入其话音存储器的16单元,输出时在TS16时刻顺序读出，这样输出T接线器就完成了TS136→TS16的时隙交换。
为了减少链路选择的复杂性，双方通话的内部时隙选择通常采用反相法。
所谓反相法就是如果A→B方向选用了内部时隙x，则B→A方向选用的内部时隙号由下式决定：
x+n/2式中n为PCM复用线上一帧的时隙数，也就是说将一条时分复用线的上半帧作为去话时隙，下半帧作为来话时隙，使来去话两个信道的内部时隙数相差半帧。
例如在图1-3中，A→B方向选用内部时隙TS8，x=8，则B→A方向选用的内部时隙为8+256/2=136，即TS136。
此外，个别程控数字交换机采用奇、偶时隙法安排双向信道。
第三章设计过程与结果分析
3.1硬件部分
3.1.1实验过程
程控交换机的控制系统主要由处理机和存储器组成,处理机执行交换机软件程序指挥硬件、软件协调动作;
存储器用来存放软件程序及有关数据。
控制系统是程控交换机的核心,其主要任务是根据内、外线用户的呼叫要求及组网与运行、维护、管理的要求,执行存储程序和各种命令,以控制相应的硬件,实现信息的交换和系统地维护管理功能。
控制系统的主体是微处理机,包括CPU、存储器、I/O设备及相应软件。
（1）接上交流电源线。
（2）先打开“交流开关”，指示发光二极管亮后，再分别按下直流输出开关J1、J2，此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。
（3）按复位键“S1”进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，液晶显示电路显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”，即可进行实验。
（4）将四个用户接上电话单机。
（5）用示波器观察信号TP4096,TP2048,TPTS0~TPTS7的波形及相位关系及交换矩阵MT8980的帧同步信号TPFOI。
（6）观察呼叫过程中各电话的状态显示,用双踪示波器观察TPDR波形，CH1接TPTS0，CH2接TPDR，选择CH1触发。
（现以用户2呼叫用户4为例进行说明）
3.1.2结果及分析
（1）用户2摘机,听到拨号音：
用户2的摘机、拨号音、待收号、忙／闲变亮（PC机显示）。
图3-1
（2）用户2拨完用户4的第一位号码后，用户2拨号音停：
用户2的摘机、待收号、忙／闲变亮。
图3-2
（3）用户2拨完用户4的四位正确的号码后，用户2听到回铃音，用户4振铃：
用户2的摘机、回铃音、忙／闲变亮；
用户4的振铃、忙／闲变亮。
图3-3
（4）用户4摘机后，用户2的回铃停，用户4振铃停：
用户2的摘机、通话、忙／闲变亮；
用户4的摘机、通话、忙／闲变亮。
图3-4
（5）用户4挂机后,用户2听到忙音：
用户2的摘机、忙音、忙／闲变亮；
用户4全灭。
图3-5
3.2软件部分
本实验分为四个单元实验，每个实验单元完成对一个单元电路的控制或一种系统设置。
图3-5为本实验总体框图。
图3-5软件实验总体框图
在本次实验中，我们通过实际编程调试，实现程控交换机中CPU对话路设备的控制，进一步加深对程控交换网络工作原理的认识。
本实验利用时分交换系统CPU完成对各种信号音的控制和话音接续控制。
系统定义：
用户1系统定义为第1路；
用户2系统定义为第2路；
用户3系统定义为第3路；
用户4系统定义为第4路；
下面我们按图3-1将实验系统通过MCS-51单片机仿真器连接到计算机，打开单片机仿真调试软件，编辑、修改、编译源程序，下载执行CPU控制指令，来实际体会一下信号音是如何接入电话线路的，各条线路是如何进行交换的。
（1）时分交换单片机控制模块的控制原理,如图3-6。
时分交换控制模块主要完成以下功能：
控制接续、环路检测、振铃控制、双音多频收号。
控制接续主要完成以下功能：
送各种信号音（如拨号音、忙音、回铃音）、停信号音和实现两个电话的接续与断开。
环路检测主要是检测电话的环路状态，然后通过软件判断电话的摘挂机。
振铃控制主要完成给被叫送振铃。
双音多频收号主要是接收收号电路（双音多频收号器）送来的电话号码。
图3-6时分交换单片机控制原理
（2）控制模块各端口地址
控制模块主要是由单片机和两片8255组成：
U10（8255）的A口地址为＃FAF0，B口为＃FAF1，C口为＃FAF2，控制字口为＃FAF3。
U21（8255）的A口地址为＃F6F0，B口为＃F6F1，C口为＃F6F2，控制字口为＃F6F3。
下面对各扩展端口的作用作详细的说明：
U10的B口。
其地址为＃FAF1，它的作用是发出振铃控制命令，B口有8个数据输出信号线，依次是PB7、PB6、PB5、PB4、PB3、PB2、PB1、PB0，其中低四位用来对四个用户发出振铃控制命令，并且是一一对应的，PB0控制用户1，PB1控制用户2，PB2控制用户3，PB3控制用户4，高四位未用，比如要使用户1振铃，只需向＃FAF1（U10的B口）送＃01H即可。
U10的C口。
其地址为＃FAF2，它的作用是读取双音多频收号器送来的电话号码，C口也有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位PC3、PC2、PC1、PC0为4bit电话号码的输入口，PC4是STD信号的输入口，用户是否有拨号就是通过STD信号来判断。
当用户拨号码时，STD为低电平；
无拨号时，STD为高电平，以此来读取电话号码。
U21的C口。
其地址为＃F6F2，它的作用是读取四部电话的环路状态，C口有8个数据输入信号线，依次是PC7、PC6、PC5、PC4、PC3、PC2、PC1、PC0，其中低四位PC3、PC2、PC1、PC0为四个用户环路状态输入口，并且是一一对应的，PC3对应用户4，PC2对应用户3，PC1对应用户2，PC0对应用户1。
“1”为环路断开（即电话挂机）；
“0”为环路闭合（即电话摘机），然后通过程序处理来判断四用户的摘挂机状态。
U10的A口。
其地址为＃FAF0，它的作用是控制MT8980的地址线。
A口有8个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，其中PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0接MT8980的地址线，并且一一对应，PA5对应MT8980的A5，PA4对应MT8980的A4，PA3对应MT8980的A3，PA2对应MT8980的A2，PA1对应MT8980的A1，PA0对应MT8980的A0。
U21的A口。
其地址为＃F6F0，它的作用是控制MT8980的数据线。
A口有8个数据输出信号线，依次为PA7、PA6、PA5、PA4、PA3、PA2、PA1、PA0，它们都与MT8980的数据线相连，并且一一对应，PA7对应MT8980的A7，PA6对应MT8980的A6，PA5对应MT8980的A5，PA4对应MT8980的A4，PA3对应MT8980的A3，PA2对应MT8980的A2，PA1对应MT8980的A1，PA0对应MT8980的A0。
中央控制器对U10的A口和U21的A口的共同控制来实现对MT8980的接续控制（详细的控制方法可查阅MT8980的相关资料）。
对MT8980的其它控制线（如DS、／CS、R／W）的控制已由相关的硬件电路完成，这里不在赘述。
（3）时分交换单片机部分控制参考程序及其说明
初始化程序（主要完成对8255和MT8980的初始化）
#include<
absacc.h>
reg51.h>
#defineucharunsignedchar
//以下定义U10的地址
#defineCOM8255AXBYTE[0xfaf3]
#definePA8255AXBYTE[0xfaf0]
#definePB8255AXBYTE[0xfaf1]
#definePC8255AXBYTE[0xfaf2]
//定义U21的地址
#defineCOM8255BXBYTE[0xf6f3]
#definePA8255BXBYTE[0xf6f0]
#definePB8255BXBYTE[0xf6f1]
#definePC8255BXBYTE[0xf6f2]
main
{
uchari;
COM8255A=0x89;
//初始化8255A
COM8255B=0x89;
//初始化8255B
//初始化8980
for（i=0x20;
i<
0x40;
i++）//初始化8980
PA8255A=0x00;
PA8255B=0x18;
PA8255A=i;
PA8255B=0x01;
}
PA8255A=0x00;
PA8255B=0x10;
PA8255A=0x21;
PA8255B=0x0a;
PA8255A=0x22;
PA8255A=0x23;
PA8255A=0x24;
PA8255A=0x25;
PA8255A=0x26;
//完成初始化8980
}
本实验系统时隙分配：
用户1的接收和发送都是第1时隙。
用户2的接收和发送都是第2时隙。
用户3的接收和发送都是第3时隙。
用户4的接收和发送都是第4时隙。
外线接口用户的接收和发送都是第5时隙。
外输入音频信号占用第6发送时隙。
双音多频收号器占用第6接收时隙。
拨号音占用第7发送时隙。
忙音占用第8发送时隙。
回铃音占用第9发送时隙。
其它时隙都为空时隙。
用户3送忙音（拨号音、回铃音的实现方法同忙音）
因为忙音占用第8发送时隙（拨号音占用第7发送时隙，回铃音占用第9发送时隙），而用户3占用第3接收时隙，为了让用户3能听到忙音，就是要控制时分交换网络将第8时隙交换到第3时隙。
参考程序如下：
PA8255A=0x23;
PA8255B=0x08;
//给用户三送忙音
用户1和用户4通话
因为用户1占用第1发送时隙和第1接受时隙，而用户4占用第4发送时隙和第4接收时隙，为了让用户1能听到用户4的话音，就是要控制时分交换网络将第4时隙交换到第1时隙。
同理，为了让用户4能听到用户1的话音，就是要控制时分交换网络将第1时隙交换到第4时隙。
PA8255A=0x21;
PA8255B=0x04;
//把被叫信息送给主叫
//把主叫信息送给被叫
双音多频收号器接收用户4的双音多频信号和CPU读取号码
因为双音多频接收器占用第6接收时隙，而用户4占用第4发送时隙，为了让用户4发出的双音多频信号送入双音多频收号器中，就要控制时分交换网络将第4时隙交换到第6时隙。
而双音多频收号器将收到的双音多频信号译成二进制代码送入U10（8255）的C口，此时需要CPU从该端口把所拨号码读入。
//用户四占用DTMF
temp=PC8255A&
0x0F;
//读取号码
第四章设计总结与心得体会
4.1设计总结
4.1.1设计特点及不足
时分交换芯片MT8980该器件是8线×
32信道数字交换电路。
它内部包含串-并变换器数据存储器、帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能单元。
输入和输出均连接8条PCM基群（3032路）数据线在控制信号作用下可实现2
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